c - 我有一个关于虚拟内存的问题，它实际上包含值吗？

Question

我有这个关于虚拟内存的问题，因为我想更好地了解应用于分页的写时复制机制。

1. 假设我们在代码中有 int a = 5，那么根据我的理解，这会在此过程中将 a 与某个虚拟地址相关联，并且然后这个虚拟地址将根据页表转换为物理地址。所以我的问题是:虚拟地址只是地址，它不包含诸如5之类的值。另外，我上面的理解可能是错误的。

2. 基于这种理解，如果我fork一个新进程，该子进程最初将具有相同的虚拟地址和物理地址。子进程的页表将被标记为只读。只有当子进程尝试进行写入时，操作系统才会分配一个新的物理页并进行复制。我的问题:所以你只需更改页表中的一项即可。其他部分仍然是某种只读内存，因此您没有副本，但指向与父进程相同的物理地址？

3. 我在 Wiki 上发现了以下内容:通过将某些内存页标记为只读并记录页数，可以使用页表有效地实现写时复制对页面的引用。当数据写入这些页面时，内核会拦截写入尝试并分配一个新的物理页面，并使用写时复制数据进行初始化，尽管如果只有一个引用，则可以跳过分配 。然后，内核用新的(可写)页更新页表，减少引用数，并执行写入。新的分配确保一个进程的内存更改在另一个进程中不可见。 我不明白:(1)。为什么我需要统计页面的引用次数？我无法不去思考这样做的好处。 看起来，好吧，我们知道不需要复制的进程总数，但是我们需要知道这些进程到底是什么吗？ (2)。如果只有一个引用，为什么可以跳过分配？我假设创建父进程时 ref_cnt 全局数据(实际上每个进程)将为 0，那么当创建子进程时，父进程中的 ref_cnt 现在将为 1。那么当父进程创建另一个子进程时，父进程中的ref_cnt现在将为2，但我们仍然可以跳过分配步骤(因为三个页表是相同的，我们不需要分配新的物理页)？

Answer 1

您对第 1 部分和第 2 部分的理解是正确的(有一些简化)。对于第 3 部分中的问题:

1. 为什么我需要统计页面的引用次数？

你在上面写了它:这样当引用计数为1时你就知道你不需要复制它，因为没有其他人在看它。

如果只有一个引用，为什么可以跳过分配？我假设 ref_cnt 在父进程中为 0，在子进程中为 1。

引用计数必须是全局的，而不是每个进程的。